Diseño del proceso de producción del isooctano mediante alquilación

Abstract

Una de las bases del desarrollo de la sociedad actual, es sin lugar a duda la ingeniería química. Una gran mayoría de los bienes que se consumen habitualmente, y que hoy en día no se podría ni pensar en vivir sin ellos. Éstos, proceden de un proceso de producción que, en la mayoría de las veces indirectamente, -y en algunos casos directamente- tiene que ver con un proceso de transformación a través de la ingeniería química.
Hoy muchos de los productos relacionados con la industria alimenticia, farmacéutica, agrícola, por poner sólo unos ejemplos, tienen su origen en un proceso químico, sin el cual, esos productos no tendrían ni la importancia, ni la función que tienen para nuestra sociedad. El mundo sería, un poco más difícil para vivir, tanto en la calidad, cantidad y variedad de los alimentos que se consumen, así como en los medios que el hombre dispone para curar enfermedades o al menos paliar, sus efectos.
Y sin olvidar, que la mayoría de los objetos que están presenten en la vida diaria, llevan asociados detrás un proceso más o menos complejo, que en mucho de los casos, interviene la ingeniería química.
Dejando al margen la utilidad de la ingeniería química, se resume de una manera simplificada, la finalidad de este proyecto, que es, el diseño del proceso de producción del isooctano mediante alquilación con isobutano, junto con su correspondiente simulación mediante el uso de la herramienta de trabajo Aspen Plus.
Además, se contará con el control del proceso y su correspondiente simulación dinámica, el estudio económico, así como su impacto medio ambiental.
La utilidad más conocida del isooctano, es como combustible empleado como patrón de referencia para medir el octanaje de los diferentes combustibles. Posee propiedades antidetonantes para motores, por lo tanto está presente en pequeñas cantidades en las gasolinas. Esto fue descubierto por Graham Edgar en 1926 cuando añadió distintas cantidades de n-heptano e isooctano a las gasolinas y descubrió que al añadir el isooctano proporcionaba las propiedades antidetonantes.
El objetivo principal de este proyecto, es el diseño del proceso de obtención de isooctano, partiendo de 1-buteno e isobutano que mediante reacciones de alquilación en presencia de un catalizador, -en este proyecto se empleara el ácido sulfúrico (H2S04) -, se obtendrán el producto deseado.
Una reacción de alquilación es una transformación de un grupo a otro, que se traduce en una unión de moléculas. Los componentes principales de una reacción de alquilación son el 2,2,3-trimetilpentane, 2,2,4-trimetilpentane, 2,3,4-trimetilpentane y un 70% de la composición del alquilate, para este proceso es el isooctano.
Para la realización del diseño se ha seguido la metodología de Douglas, que permite el diseño conceptual de un proceso, mediante un procedimiento jerárquico. Está constituido por una serie de niveles, cuyo primer nivel es establecer las bases de diseño, seguido del estudio de la química y la termodinámica, así sucesivamente hasta completar todos los niveles y obtener el diseño del proceso al completo.